一种城市ULS和道路一体化货运网络配流系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种城市ULS和道路一体化货运网络配流系统及方法，目的是避免城市道路运输和ULS功能配置的单一性和局限性，实现一体化货运网络系统的资源整合，从而改善城市物流运输。包括如下步骤：基于ULS网络和城市道路网络，增加虚拟节点和线段，形成一体化运输的状态增广网络；然后采用随机效用理论，分别建立货物从物流园区运输至中转站点、配送中心和末端网点以及客户等目的地这些过程中产生的广义费用模型；根据货物运输的起讫点，在误差允许的范围内，按等份使用最短路算法求解可行的运输路径，并更新可行路径集合；最后，根据用户均衡理论，采用Logit加载模型，分别在状态增广网络(SAM网络)上加载和更新货物流量，得到地上道路运输和ULS的货物流量。

A Distribution System and Method of Urban ULS and Road Integrated Freight Network

The invention discloses a distribution system and method of urban ULS and road integrated freight network, aiming at avoiding the simplicity and limitation of urban road transportation and ULS function configuration, realizing resource integration of integrated freight network system, and improving urban logistics transportation. It includes the following steps: adding virtual nodes and lines based on ULS network and urban road network to form a state augmentation network for integrated transportation; then using stochastic utility theory, the generalized cost models of goods transportation from logistics park to transit station, distribution center and terminal network, as well as customers, are established respectively; and according to the start and end of goods transportation, the generalized cost models are established. At last, according to the user equilibrium theory, the logit loading model is used to load and update the cargo flow on the SAM network, and the cargo flow on the road and ULS is obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种城市ULS和道路一体化货运网络配流系统及方法
本专利技术涉及城市地上和地下的货运量分配方法，尤其涉及一种城市ULS和道路一体化运输的货运均衡配流方法。
技术介绍
随着电子商务对货物运输可达性和灵活性要求的提高，货物运输车次不断增长导致的城市道路交通拥堵和居住环境恶化正成为城市交通领域亟需解决的问题。城市地下物流系统(UndergroundLogisticsSystem,ULS)是指运用自动运输作为承载工具，通过地下管道和隧道等运输通道，对固体货物实行运输及分拣配送的一种全新概念物流系统。ULS凭借其不占用地面道路、高效、准时的优势，很好地解决了城市物流配送的“物流瓶颈”问题，如：ULS不受交通管制的限制，交通拥堵的影响，实现全天候的送货时间；货物在地下流通，可以实现智能化、无中断的物流运输，使运输过程得到有效衔接，保证了货物运输的时效性；地下物流配送系统直接到小区、企业、医院等终端，可解决快递人员乱停乱放的问题；消除了城市地面道路上的配送车辆，缓解了城市交通拥堵问题，减少汽车尾气的排放，保护环境。ULS作为一种可行的、创新的绿色物流方式，已成为物流行业进行模式创新的重要方向。城市ULS，将货物转移至地下，可实现城市地上-地下一体化的货物运输。为避免ULS运能配置的片面性和局限性，在城市范围内研究ULS和道路一体化运输网络的货运配流问题，可以有效增强ULS与地面道路运输系统的资源整合，有利于分析城市物流在共配方式、运输线路、服务功能等资源配置的整合优化问题，从根本上对影响物流运输的瓶颈线路和站点进行分析，规划上为城市物流配送的改善提供决策支持。专利技术内容专利技术目的：本专利技术要解决的技术问题是提供一种城市ULS和道路一体化货运网络配流系统及方法，可实现城市货物地上和地下流量的合理分配，达到网络均衡。本专利技术提供的城市ULS和道路一体化货运网络配流系统可采用以下技术方案：一种城市ULS和道路一体化货运网络配流系统，包括：初始化模块，用以确定车辆和地下物流系统运输的线路集合、增加虚拟节点和边将运输网络转化为SAM网络、选择路径更新阈值、选择换线次数、选择广义费用接受程度、选择加载次数、并确认货物每次加载量；路径集合生成模块，用以根据货物运输的起讫点，按等份使用最短路算法求解可行的运输路径，并更新可行路径集合；路径流量加载模块,用以执行路径流量分配；判断与更新模块，用以通过约束条件是否满足更新路径流量，同时，更新已加载货物量，网络运能，路径流量；收敛判断模块，用以对上述路径流量的增量收敛判断。而本专利技术提供的城市ULS和道路一体化货运网络配流方法，包括如下步骤：一种城市ULS和道路一体化货运网络配流方法，包括如下步骤：步骤A、根据ULS网络和城市道路交通网络，通过增加虚拟节点和线段，形成一体化运输的状态增广网络；步骤B、采用随机效用理论，分别建立货物从物流园区运输至中转站点、配送中心和末端网点以及客户等目的地这些过程中产生的广义费用模型；这些起讫点间通过道路交通网络、ULS干线和支线进行连接；货物运输的广义费用计算分为道路运输、ULS干线运输、ULS支线运输和换线，其具体过程如下：步骤B1、道路运输货物的广义费用包括货物在车内运输时间、物流站点等待时间、运输的固定成本和安全事故损失成本；其中，车内运输时间采用美国联邦公路局设定的BPR函数进行计算；物流站点的等待时间根据货车的发车频率计算；运输的固定成本根据货物运输的里程确定；城市道路运输的安全事故损失成本，受道路状况、道路流量大小和天气状况等因素影响，利用道路流量与安全事故损失成本的线性关系进行计算；步骤B2、地下物流系统轨道式运输广义费用包括货物的车内运输时间、物流站点等待时间、运输的固定成本；其中，车内运输时间是距离与速度的比值；物流站点等待时间可表示为车头时距的一半；步骤B3、地下物流系统自动小车式运输等待时间为0；因此，地下物流系统自动小车式运输广义费用包括货物的车内运输时间和运输的固定成本；其中，车内运输时间是距离与速度的比值；步骤C、基于步骤A得到的状态增广网络，根据货物运输的起讫点，在误差允许的范围内，按等份使用最短路算法求解可行的运输路径，并更新可行路径集合；其具体过程为：步骤C1、通过设定路径更新阈值η1来控制流量加载时求解路径集合的次数，使用K最短路算法来生成可行的路径集合；其中，路径集合中有效路径数量通过换线次数η2和广义费用接受程度η3来确定；步骤D、最后，根据用户均衡理论，采用Logit加载模型，分别在SAM网络上加载和更新货物流量，得到地上道路运输和ULS的货物流量。步骤D1、地上地下一体化的货物运输问题的路径流量的增量表示为：其中，qw表示OD对w间的货物的加载量；θ1表示客户对货运路径的广义费用理解的不确定性；表示任意OD对w间货物在路径p上的广义费用，通过以下公式计算：步骤D2、地上道路交通和地下物流系统都存在各自的容量限制，其约束条件为：其中，当线路l包含路段a在路径p上时，δl(p,a)为1，否则为0；和分别表示当路径p以站点s作为地下物流系统支线运输的出发点和到达点时，其值为1，否则为0；Kl表示线路l货物的运输能力；和分别表示支线运输时，站点s拥有AGV小车的最大泊位限制和AGV处理能力；表示道路运输和地下物流系统运输的路段运能限制；和分别表示地下物流运输支线站点的能力限制。进一步的，城市一体化货物运输网络由地上公路运输线路，地下物流干线和支线进一步的，货物在起讫点间的运输过程中耗费的时间和成本，产生污染因素，我转化为经济学的广义费用进行计算分析。进一步的，货物的地上公路运输网络依靠卡车、箱式货车在城市地面道路进行运输；ULS干线采用大直径的CargoCap技术运输；ULS支线采用AGV；任一起讫点间，会存在一条及一条以上的运输路径，每条运输路径可包含一条及一条以上线路和一种及一种以上运输方式。有益效果：相对于现有的城市道路交通运输网络，本专利技术提供的货运网络配流系统及方法考虑ULS和城市道路交通网络一体化货运的方法。而要形成可持续发展的城市物流配送体系，必须发挥不同运输系统的优势。为了避免地下物流系统运能配置的片面性和局限性，为了有利于地下物流系统与地面道路运输系统的资源整合、城市物流配送方式和线路节点功能配置的资源整合，以及为城市物流配送的改善提供决策支持。本专利技术突破现有单个网络的货运分配方法，提出了地上地下货物运输的配流方法，解决了ULS和城市道路交通一体化货运网络的流量均衡分配问题。可用于优化城市物流运输，解决城市交通拥堵问题，保证ULS与其他交通运输设施能够相互匹配，协同运营。附图说明图1基于随机效用的ULS和道路一体化货运网络配流方法流程图。图2为城市ULS和道路一体化货运网络示意图。图3为一体化货运网络运输线路和路径示意图。具体实施方式城市地下物流系统与地上道路的一体化运输网络包含一系列物流站点和运输路段，如图1所示。地下物流系统的干线m2和支线m3，共同承担货物的地下运输。货物的地上公路运输网络主要依靠卡车、箱式货车等传统货运工具在城市地面道路进行运输。为了阐述网络的目的，我们干线采用大直径的CargoCap技术运输，它具有独立的路权和固定运营时间的轨道运输方式，可以运输集装箱，货物运输能力大。支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市ULS和道路一体化货运网络配流系统，其特征在于，包括：初始化模块，用以确定车辆和地下物流系统运输的线路集合、增加虚拟节点和边将运输网络转化为SAM网络、选择路径更新阈值、选择换线次数、选择广义费用接受程度、选择加载次数、并确认货物每次加载量；路径集合生成模块，用以根据货物运输的起讫点，按等份使用最短路算法求解可行的运输路径，并更新可行路径集合；路径流量加载模块,用以执行路径流量分配；判断与更新模块，用以通过约束条件是否满足更新路径流量，同时，更新已加载货物量，网络运能，路径流量；收敛判断模块，用以对上述路径流量的增量收敛判断。

【技术特征摘要】
1.一种城市ULS和道路一体化货运网络配流系统，其特征在于，包括：初始化模块，用以确定车辆和地下物流系统运输的线路集合、增加虚拟节点和边将运输网络转化为SAM网络、选择路径更新阈值、选择换线次数、选择广义费用接受程度、选择加载次数、并确认货物每次加载量；路径集合生成模块，用以根据货物运输的起讫点，按等份使用最短路算法求解可行的运输路径，并更新可行路径集合；路径流量加载模块,用以执行路径流量分配；判断与更新模块，用以通过约束条件是否满足更新路径流量，同时，更新已加载货物量，网络运能，路径流量；收敛判断模块，用以对上述路径流量的增量收敛判断。2.一种城市ULS和道路一体化货运网络配流方法，其特征在于包括如下步骤：步骤A、根据ULS网络和城市道路交通网络，通过增加虚拟节点和线段，形成一体化运输的状态增广网络；步骤B、采用随机效用理论，分别建立货物从物流园区运输至中转站点、配送中心和末端网点以及客户等目的地这些过程中产生的广义费用模型；这些起讫点间通过道路交通网络、ULS干线和支线进行连接；货物运输的广义费用计算分为道路运输、ULS干线运输、ULS支线运输和换线，其具体过程如下：步骤B1、道路运输货物的广义费用包括货物在车内运输时间、物流站点等待时间、运输的固定成本和安全事故损失成本；其中，车内运输时间采用美国联邦公路局设定的BPR函数进行计算；物流站点的等待时间根据货车的发车频率计算；运输的固定成本根据货物运输的里程确定；城市道路运输的安全事故损失成本，受道路状况、道路流量大小和天气状况等因素影响，利用道路流量与安全事故损失成本的线性关系进行计算；步骤B2、地下物流系统轨道式运输广义费用包括货物的车内运输时间、物流站点等待时间、运输的固定成本；其中，车内运输时间是距离与速度的比值；物流站点等待时间可表示为车头时距的一半；步骤B3、地下物流系统自动小车式运输等待时间为0；因此，地下物流系统自动小车式运输广义费用包括货物的车内运输时间和运输的固定成本；其中，车内运输时间是距离与速度的比值；步骤C、基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一村，董建军，陈志龙，许元鲜，尚鹏程，任睿，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32